热能与动力工程专业教学改革思路与实践

热能与动力工程专业教学改革思路与实践

随着我国改革向纵深方向发展，电力行业与高等教育也在不断深化改革。华北水利水电学院（以下简称“我校”）热能与动力工程专业改革与发展过程中一直存在着很多矛盾和困扰，[1，2]及时解决专业建设中的问题，调整课程体系与教学内容中不适应的部分，对不断提高教学质量、增强社会服务能力、深化教学改革、增强专业特色是非常必要和有益的。

一、改革的具体原则与内容

1.改革原则

以国家中长期发展规划纲要为指导思想，以专业规范为架构，以本专业几十年的办学经验积累为基础，在充分调研基础上进一步调整人才培养方案，优化课程体系，加强实践教学，补充环保、低碳、新能源方面的课程，使专业建设再上新台阶。改革具体原则为：（1）根据社会对人才需求形势的变化，进一步明确专业定位和人才培养方案，凝练专业特色，深化专业内涵建设。（2）课程体系体现厚基础、宽专业、强能力的教育思想。（3）解决水动与热动两专业方向在教学与管理、招生与就业方面存在的突出矛盾和问题。（4）适当增加新能源发电课程。

2.改革内容

在热能与动力工程专业目录下对人才培养方案体系做适度调整：（1）水动与热动分方向独立设置，分开招生。（2）人才培养目标独立要求。（3）教学指导性计划分方向独立设置。（4）课程内容与教学大纲做相应调整。

改革目标是水动、热动方向公共课全部融合，学科基础课大部分融合，专业基础课部分调整，专业课与专业任选课独立设置，师资与教学资源充分共享。需解决的关键问题是在保持水动、热动已经融合和成熟不变的基础上，将两方向分开招生，独立设置教学指导性计划。 二、改革的具体思路

1.专业定位

热能与动力工程专业对知识的系统性和综合性要求都较强，涉及的知识面较广（力学、热学、机械、电学及控制、计算机等），通识教育和专识教育都不可偏废。课程设置以基础理论、基本专业知识和基本专业技能为原则。在课程体系构建和教学环节安排时必须进行总体设计，有机衔接，将“通才教育”与“专才教育”有机结合，培养工程技术型与应用型人才。其专业定位为：以水利水电动力工程和热能动力工程为专业方向，以数学、力学、图学、计算机为基础，以水—机—电—控（水动）、热—炉—机—仪表与控制（热动）为主线，适度增加新能源课程，培养厚基础、宽口径、强能力的应用型人才。

2.培养目标

在确定本专业培养目标时，不仅要考虑到本专业这一学科的复杂性和多样性，同时必须兼顾我校的实际情况及社会对人才的新要求，使培养出来的学生在激烈的市场竞争中具有生存和发展的潜力。因此，在确定培养目标时，在重视基础理论的同时，还应重视学生的知识面拓展，及时补充新知识，不然培养出来的学生专业面很窄，无法适应社会发展的快速变化。

本专业培养目标定为：培养具有流体工程、热能工程、动力工程与机电控制等方面基础知识，掌握现代大型发电工程核心技术与基本技能，能从事热能动力工程、水利水电动力工程、机电排灌及新能源等相关行业的工程设计、运行管理、设备制造和科学研究的工程技术型高级专门人才。

3.课程体系

在我校公共基础大平台上，实行分专业方向设置课程，同时还要考虑按专业方向对知识系统的需要来科学地设置课程体系，内容相近的课程设置时尽量保持一致。本次课程体系总体结构体现为：公共课程平台―专业课程平台―新能源课程平台。

（1）公共课程平台：该平台包括公共基础课、专业基础课与专业课完全相同的课程。其中，公共基础课按学校搭建的统一平台框架设置，选择机电类基础平台；专业基础课按专业规范和方向对基础知识的实际需要构建。公共基础课完全一致的课程如外语、政治、物理、数学类（高等数学、线性代数、概率统计、复变函数与积分变换）；专业基础课完全一致的有三大力学类（理论力学、材料力学、流体力学）、图学类（图学概论、机械制图）、计算机与控制类（C语言、自动控制原理）；专业课完全一致的有机械类（金属工艺学、机械设计基础、泵与风机）。

（2）专业课程平台：对于不同的专业基础课与专业课，必须分开设置，以保持专业课程的优势与特色。少数课程仅学分略微有异，专业基础课部分不同，可将相同课程在学分、学时、课程性质、考核方式、开课学期、实践性环节、教学计划、教学大纲几方面保持一致。学分有差异的，可在大纲中注明选学内容，以保持大纲的完整性。水动、热动方向的专业基础课不完全一致的有电类（电路、电子技术）、热类（热力学）学时略微差异；专业课不完全一致的有电机学（学分、学时及课程性质都不同）、电类（发电厂电气部分）学时略微差异；两专业方向不交叉的课程有热类（传热学，热动有而水动无）和电类（继电保护、水电站自动化，水动有而热动无）。

水动和热动方向是本专业的两个主要专业方向，必须首先保证两个专业方向的知识结构以各专业的核心技术为原则设置专业课程。水动方向有6门核心专业课程，即“水轮机”、“水轮机调节”、“水力机组辅助设备”、“发电厂电气部分”、“继电保护”和“水电站自动化”，水动方向的学生只有掌握了这6门课程，才有到水电站工作的看家本领。同样，热动方向也有6门核心专业课程，即“锅炉原理”、“汽轮机原理”、“热力发电厂”、“热工自动控制系统”、“泵与风机”和“热工测量与仪表”。此外，两方向还有一些专业任选课程，可根据实际分别设置。

（3）新能源课程平台：在充分调研的基础上，根据现有的师资力量，决定今后在专业选修课中逐步增开一些新能源方面的课程，以进一步拓宽专业知识面。目前，水动专业增设“可再生能源技术与应用”、“风力发电”、“风资源测量与评估”、“风力发电规划与设计”、“电力工程技术”等专业任选课，热动专业增设核电与低碳环保发电技术的专业任选课，具体为“新能源技术及应用”、“核反应堆理论基础”、“核电站工程概论”、“核电厂系统与设备”、“电力系统分析”，进一步补充新知识与新技术，紧跟专业发展前沿。

（4）实践性环节平台：以厚基础、宽应用、重创新、强素质、重融合、增特色为指导思想，注重对学生综合素质、创新和实践能力的培养。近年来逐步加大了实验教学，主要有六方面：1）加大实验室投入力度，逐步更新实验设备，已获得国家财政部对水电站动力设备与数字化特色实验室建设的资金资助，补充了一批新的专业实验仪器和设备。2）加大实验室管理人才引进力度，以引进硕士或高级职称的教师为主。3）加强学生动手能力及基本技能的训练，增加学生自己操作实验，增加设计性和综合性实验。4）采取多种实习形式，将校内与校外实习结合，将集中与分散实习结合，将生产实习与社会实践结合。5）优选课程设计题目，把科研与工程中的好的选题拿来做，增强学生的创新意识。6）将校内与校外毕业设计结合，将常规与创新设计结合，将手工绘图与计算机CAD辅助设计结合。加大毕业论文的比重，增强学生的研究分析能力，增加实际工程设计和实际科研课题。此外，结合就业情况，安排毕业生到就业单位做毕业设计并提前上岗，以减少工作适应期。

三、人才培养模式多样化

我校本专业毕业生因能吃苦、肯学习、专业知识扎实、动手能力强、上岗快而著称，就业率始终保持在90%以上，在省内及国内具有相当的专业吸引力。此外，课程设置有特色也吸引了一些工程单位人员前来进修学习，每年校内其他专业的学生想转入本专业的学生人数很多。因此，根据目前教育大发展的形势，随着办学力量的加强，制定多种模式的人才培养方案是很有必要的，主要有热能与动力工程本科、热能与动力工程专业第二学位、辅修制、进修制、函授、短期培训班等。其人才培养方案也有所不同，课程体系量身定做。 1.本科专业

自2021年教学改革以来，我校在教学实践过程中不断改进课程设置。根据学校总体框架要求，2004、2005级183学分，2006～2008级187学分。2009级180学分，将“工程力学”（5学分）调为“理论力学”（3学分）与“材料力学”（4学分）两门课程，“工程图学基础”（5学分）调为“工程图学概论”（3学分）与“机械制图”（3学分），加强了专业基础课程的分量。此外，还将专业课“水电站自动化”由2.5学分调为3学分，其他课程与学分不变。

经过一年的实践发现，在180学分内将两个专业方向的主干课程纳入，再补充一些新能源的课程就没有余地，这也使两个专业方向的特色减色不少。为弥补学时压缩对教学深度及学生知识结构的影响，从2010级起分水动与热动两个方向设置课程，补充了风能（水动）与核能（热动）选修课程，学生可根据兴趣与就业去向选取，很大程度上完善了学生的知识结构，扩大了专业口径。

2.第二学位专业

2021年，经河南省教育厅批准，开办热能与动力工程专业第二学位专业，主要面向全校非工科二年级学生。根据现有的办学力量、经验及社会对人才的需求形势，决定人才培养目标按水动方向要求，课程按水动方向设置，总学分为80学分。课程设置的原则是将水动方向必须的基础课程与主干专业课程保留，适当减少选修课程。课程设置的目的是使学生通过本专业的7门主干课程，即“水轮机”、“水力机组辅助设备”、“水轮机调节”、“电机学”、“发电厂电气部分”、“继电保护”和“水电站自动化”课程的学习训练，能从事水电站的机电运行管理工作。

3.辅修专业与进修

水动、热动方向均设置辅修。课程设置原则是水动、热动方向分别设置课程体系，主要包括专业基础与专业主干课程，专业任选课与实践性环节取消，总学分要求30学分左右。课程设置的目的使两个专业方向的学生通过本专业5～7门主干课程的学习训练，能从事水、火电厂的运行管理工作，毕业后可到水、火电厂及工程局（公司）等部门从事相关专业技术工作。此外，工程单位进修人员可根据实际工作需要，从本科专业中选取需要的课程，可因人而异制定详细的课程计划。

四、特色

（1）专业特色。以服务水电与火电行业为专业特色。

（2）特色课程。水动特色课程包括“水轮机”、“水力机组辅助设备”、“水轮机调节”、“发电厂电气部分”、“继电保护”、“水电站自动化”；热动特色课程包括“锅炉原理”、“汽轮机原理”、“热力发电厂”、“热工自动控制系统”、“热工测量及仪表”、“泵与风机”。

（3）融进了新能源与清洁发电类课程。水动方向新增了“风力发电”、“风资源测量与评估”、“风力发电规划与设计”等课程，热动方向新增了“核反应堆理论基础”、“核电站工程概论”、“核电厂系统与设备”、“燃煤烟气污染物控制技术”等课程。

五、研究成果实施情况

本次关于热能与动力工程专业（本科）的改革成果已从2010级开始实施，水动与热动方向分开招生、分开设置人才培养方案。热能与动力工程专业水动方向招生3个班（90人），热能与动力工程专业热动方向招生4个班（120人）。

此外，热能与动力工程专业第二学位的改革成果从2009级开始实施，设水动方向，学生自愿申报，主要针对非工科学生开设，已开班34人，其中学生修够辅修专业课程的学分，可获得辅修专业证书。因本专业多年来的良好就业形势和行业优势，尚有一些其他专业的本科学生在学有余力的情况下报名辅修该专业。还有一些工程单位的技术人员前来进修学习与短期培训。